Разделение суспензий в химической промышленности - Малиновская Т.А.
Скачать (прямая ссылка):
Г л а в а 7
ВЫБОР, РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
7.1. ПОГРЕШНОСТИ РАСЧЕТА ФИЛЬТРОВ И ЦЕНТРИФУГ
Процесс фильтрования, зависящий от сложных закономерностей, проявляемых на микроуровне, обычно трудно воспроизводится.
Погрешности расчета фильтровального оборудования обусловлены изменением фильтрационных свойств суспензий и структуры осадков в параллельных опытах, а также недостаточной точностью инструментальных методов измерения и неточностью расчетных уравнений..
Влияние погрешностей инструментальных методов измерения величин показано на примере расчета относительной погрешности при определении пористости осадка (см, гл. 5). Значительно большие погрешности связаны с плохой воспроизводимостью параллельных экспериментов фильтрования.
Если отбросить влияние изменения свойств суспензий в процессе выделения твердой фазы (кристаллизации), учитываемых при расчете коэффициентом воспроизводимости и представить себе, что исследователь имеет дело с суспензией, свойства кото-
218
рой неизменны, то и в этом случае процесс фильтрования может плохо воспроизводиться. Это связано с тем, что в случае высокой дисперсности твердой фазы незначительные изменения содержания в отобранных пробах, скоростей течения суспензии при подаче на фильтр, перепадов давления изменяют как степень агрегации частиц, так и укладку их в первом, пограничном с фильтрующей перегородкой, слое и тем самым оказывают значительное влияние на структуру осадка при фильтрова'нии, промывке и обезвоживании. Если суспензии грубодисперсные, соотношение скоростей осаждения и фильтрования оказывает существенное, влияние на скорость их разделения, поэтому незначительные колебания в интенсивности перемешивания суспензии при подаче ее на фильтр приводят к разбросу экспериментальных данных в параллельных опытах. Таким образом, процесс фильтрования является в значительной степени стохо-стическим, хотя и подчиняется определенным функциональным закономерностям.
Погрешности в определении средних скоростей фильтрования в параллельных экспериментах, выполненных умелым экспериментатором, обычно составляют на стадии фильтрования до 10%, а на стадии промывки доходят до 15—20%. Учитывая это, при оценке фильтрационных свойств суспензий и разработке аппаратурного оформления процессов фильтрования необходимо делать не менее двух-трех параллельных экспериментов в каждом исследуемом режиме, усредняя затем полученные результаты. Это обстоятельство приводит к выводу, что для практического расчета промышленных фильтровальных установок использование уточненных и усложненных математических моделей, учитывающих влияние большого числа факторов, влияющих на процесс, не приводит к повышению надежности выдаваемых данных. Надежность расчета, процесса значительно повысится, если будет проведено большое число параллельных экспериментов при статистической обработке их результатов.
7.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СУСПЕНЗИЙ ПРИ РАСЧЕТЕ ФИЛЬТРОВ
Чем сложнее процесс химического производства и чем большее число стадий он проходит, тем в общем случае менее воспроизводимы фильтрационные свойства суспензий на конечных стадиях. Это связано с тем, что на каждой стадии добавляются разные количества неучтенного непрореагировавшего сырья, примесей ПАВ, электролитов и накладываются незначительные колебания в режимах. Поэтому к уточнению расчета промышленных фильтров можно подойти с учетом методов математической статистики. Плохая воспроизводимость . физико-химиче-ских, дисперсных, а следовательно, и фильтрационных свойств
219
суспензий вызывает необходимость в проведении большого числа экспериментов в одинаковых условиях по простейшей методике на суспензиях одного и того же продукта, взятых из различных операций в различное время, с последующей статистической обработкой результатов, с цепью определения коэффициента; воспроизводимости и доверительных интервалов параметров; процесса [15, 119].
Проектирование стадий фильтрования в химических производствах по экспериментам на случайной суспензии, полученной один раз, приводит к грубым просчетам. Ошибки и просчеты, наблюдаемые на стадиях фильтрования пусковых объектов, чаще всего объясняются не недостатками математических моделей процессов и расчетных уравнений, а невоспроизводимостыа фильтрационных свойств суспензий и в ряде случаев недостаточным профессиональным мастерством исследователей или недостатками экспериментальных установок.
Колебания фильтрационных свойств суспензий оцениваются по выборке объемом п, равной количеству обследованных операций или опытов. Коэффициент воспроизводимости В представляет собой отношение нижнего предельного значения доверительного интервала величины, характеризующей свойства суспензии к среднему или выборочному значению этой величины. В качестве величин, характеризующих свойства суспензий, могут служить Q, V"0 или av. Если в цикле фильтрования есть промывка и обезвоживание осадка, то размах колебаний этих операций может быть непропорциональным размаху колебаний собственно фильтрационных свойств суспензии V'o и av. В этом случае величину В необходимо определять из соотношения
